煤礦采掘機械液壓系統故障分析及維護探究

◎王澤

引言

煤礦產業在發展的過程中需要面臨越來越多的問題，亟待解決問題的難度也越來越大，為了能夠在更短的時間內解決上述問題，煤礦行業工作人員在執行各項任務的時候需要根據實際情況不斷完善煤礦資源開采環節中監管工作的力度，這樣才能夠讓后續工作更加順利穩妥的進行下去。尤其是在地質環境較為復雜的地區，挖掘工作在實施的時候更加需要進行多方面的考量，本文對現階段煤礦挖掘工作的運作方式進行了分析和總結，并提出一些切實可行的施工方案，旨在幫助更多施工人員能夠積極應用最為先進的技術執行掘進工作，讓所有以往采掘工作中存在的問題都能夠迎刃而解。

一、采掘機械液壓系統

采礦液壓系統由力件、執行件、控制件、輔助件和液壓件組成。其中，功率元件用于推動機械能量轉化為液體壓力，油泵為液壓系統提供電源。促動器用于推動水力壓力轉化為機械能，并轉動和轉動負荷。控制部分用于調整溫度、壓力、流量、方向和控制源的其他部分。如比例控制閥、種植控制閥、開關控制閥等。輔助元件包括油箱、機油管路、壓力表、機油濾清器、密封環、油溫調節器等。液壓元件用作液壓傳動裝置。根據所使用的不同液壓介質，液壓元件可分為乳化液壓元件和礦物油液壓元件。

二、采掘機械液壓系統故障的類型及原因

1.支架不穩定。

在煤礦綜采液壓支架使用過程中，不穩定的情況會經常出現，包括有傾斜、翻轉等等都是常見的質量故障類型。實際上，在底座與底梁出現位移變化后，支架會與煤層的底板出現偏移，此時發生支架傾倒的概率會大幅度的增加。在日常生產活動中一旦出現傾倒問題，往往會帶來多個支架同時傾倒，這種情況勢必會影響生產安全，同時也需要支出更高的成本才能夠繼續生產。根據實際生產經驗來看，導致煤礦綜采液壓支架不穩定的因素很多：一是支架的底部本身存在煤渣，在搭建之前沒有進行徹底清掃，導致使用過程中底部的穩定性不足，如果遭受應力沖擊載荷的影響就容易出現不穩定的情況；二是煤壁松軟。煤壁松軟，就會進一步增加冒頂的幾率，此時平板出現破碎會進一步增加煤礦綜采液壓支架的壓力，成為導致煤礦綜采液壓支架不穩定的重要原因。這個問題的長期存在會嚴重影響生產安全，必須予以解決。三是在使用過程中沒有掌握正確的操作方式，導致質量故障率增加，這也是煤礦綜采液壓支架穩定性下降的重要影響因素，嚴重耽誤生產的順利開展。

2.由于機械問題導致的液壓系統故障。

由于機械故障導致液壓系統出現故障的情況相對較多，主要分為以下幾個方面：1）液壓系統壓力異常，主要是由于液壓泵內部磨損嚴重或液壓泵出現了轉向錯誤，導致系統中吸油回路對整個液壓泵的排油回路造成阻礙。2）液壓系統出現振動、噪聲，是由于吸油管中吸入了雜質，隨著泵洗液高度的不斷增加，導致流動阻力增加；或因為吸油管密封整體較差，在安裝的過程中出現了契合度相對較低，導致雜質進入吸油管路中。3）液壓系統油溫過高，其與液壓泵有著較大壓力，零部件之間產生了磨損，各個零件間隙出現了增加，油液整體黏度不足有著直接關系。由于掘進機卸荷部件相對較少，導致高壓油在通過溢流閥之后，出現溢流，若零部件在使用時出現動作不良問題會導致功率損失明顯，從而引起油溫升高。

3.壓力原因所致的故障。

液壓系統的水力狀態是影響采礦機械壓力系統穩定運行的另一個重要因素。當油壓不穩定時，表明油壓突然升高和下降，或者油壓反復升高和下降，造成影響油流量和速度的不穩定。當油流量緩慢時，節流閥壁上的雜質容易積聚，從而堵塞節流閥。當機油壓力不足或過低時，很難在阻力作用下迅速降低壓力脈動，導致急性液壓系統執行器運動緩慢。相反，當壓力增大時，執行機構的運動就會加速。礦用機械液壓致動器運行不穩定，不僅提高了礦用機械的能耗，而且降低了運行效率，加快了礦用機械液壓致動器的損壞，縮短了液壓系統的壽命，影響了礦用機械的安全、可靠、穩定和高效生產。

4.由于人為因素導致的液壓系統故障。

由于人為因素導致的掘進機液壓系統故障類型也相對較多：1）操作人員不能嚴格的按照規范操作掘進機，不僅對掘進機使用壽命會產生直接的影響，嚴重情況下，會導致掘進機出現報廢的問題。人為因素對整個管路帶來的影響相對較大。特別是掘進機在使用過程中受到了較大的外在沖擊載荷時，整個液壓系統會受到較大的沖擊，導致管路出現泄露，甚至會出現爆管的問題。2）在掘進機使用過程中，相關的維護、管理工作不到位，主要表現在液壓油出現了污染，油液受到較大的污染之后，掘進機油液系統中零部件磨損程度隨之增加，必然導致液壓系統出現故障的概率增加。此外，在掘進機液壓系統使用的過程中，需要及時對系統是否存在故障進行全面的判定，特別是動臂故障。

5.流量原因所致的故障。

礦用機械液壓系統的運行速度直接受到石油流動的影響。當有限的漏油或供油不足導致油泵不能及時給液壓系統供電時，機械液壓系統的功率部件和執行部分之間的能量轉換不穩定，影響了采礦機的工作效率。可能引起流量變化的故障點主要發生在主系統、執行器、主系統與執行器之間的控制和判斷。該系統的主要故障點主要存在于離合器閥第一離合器上的油箱、油泵、敏感壓力閥、Ls供油和Ls濾波器、安全閥和機油加注開關中。促動器故障主要是由于先導元件供油不足和漏油、逆變閥芯停滯和泄漏、壓力補償彈簧疲勞和促動器泄漏造成的。控制系統故障往往是由于設備參數設置不當、平衡閥接頭設置不當以及主控制系統控制的執行器壓力參數設置不當造成的，壓力參數無法達到或達到，但無法進行壓力。

6.液壓傳動設備運行的可靠性不足。

受到煤礦產業特殊性的影響，煤礦企業中煤礦機械設備的運行環境大多數情況下都較為惡劣，并且需要承擔較大的負荷進行日常工作。因此，經常會出現煤礦機械設備運行過程中因為負荷突然加大導致整體出現沖擊振動的現象。而在煤礦機械液壓傳動設備中，大多數情況下都是中高壓。這也就對于液壓傳動系統中的液壓元件提出了更高的要求，要想更好地適應實際的需求，那么液壓元件就必須擁有較為先進的加工技術，并且擁有較強的抗沖擊能力。除此以外，液壓傳動系統當中涉及到的各個元件的結構構造都是非常復雜的，并且對于在傳動系統中使用的重要傳導介質液壓油的物理和化學性質都擁有著非常高的要求。如果液壓油的物理和化學性質無法達到實際使用的標準，那么就很容易會導致液壓傳動系統整體的運行無法達到預期水平。除此以外，由于煤礦機械設備使用的環境都非常惡劣，因此煤礦機械設備中，液壓傳動系統內的各個液壓元件很容易受到自然環境的影響出現破損的情況。一段液壓元件出現了破損，那么就會使得液壓通道出現堵塞，嚴重的情況下還會導致發生安全事故。同時，由于煤礦開采自然環境較為惡劣，一旦機械設備出現了破損也很難得到及時的維修。因此，在液壓傳動系統中使用的各項機械設備，都必須要擁有足夠的可靠性。不過從我國當前的煤礦企業生產實際情況來看，部分重要的液壓元件的可靠性仍然存在著一定的不足，這就要求了有關企業必須加大對于液壓元件加工精度以及加工技術的研究，從而有效地提高液壓元件的制作技術水平，增強液壓傳動設備的可靠性。

三、采掘機械液壓系統維護措施

1.制定完善的設備控制與管理標準。

制定更為完善高效的設備標準對于更好的發揮煤礦綜采液壓支架作用具有重要意義。如果無法建立完善、可靠的執行標準，那么在具體的任務執行過程中可能需要面對隨意操作與設備質量故障等風險問題。為了避免這些問題，就要綜合考慮到井下的生產環境與生產條件，同時結合煤礦綜采液壓支架的技術標準來制定設備控制操作管理標準，做到可量化要求，這樣才能夠確保設備管理標準化的效果得到體現。

2.加強液壓油溫的控制。

對于液壓系統的運行，液壓油溫度保持在相對穩定合理的溫度。液壓油溫必須始終保持在60°C以下。在維護過程中，我們可以通過監測油溫并采用冷卻狀態來了解油溫狀況。此外，應及時清除液壓設備上附著的污染物，以提高散熱效果。也可以通過在液壓傳動系統中添加冷卻裝置來避免油溫過快上升的問題，更好地控制油溫。

3.對液壓系統執行元件工作狀態進行監測。

分切機液壓系統故障后，最直接的性能是執行部件功能不完整。對于子切割機來說，發動機和油缸是其執行部件。位移傳感器可添加到油缸中，以監控油缸的總容積和轉速。當升降臺參數和油缸轉速發生重大變化時，表明整個液壓系統的油缸出現較大故障或處于故障的早期階段。向發動機泄漏回路添加流量傳感器，實時監控發動機泄漏情況。當發動機泄漏量急劇增加時，可以確定發動機內部磨損嚴重，應及時修理或更換。

4.加強油液污染防護。

為保證機械液壓系統的穩定運行，首先應保證添加優質油。在此基礎上，將加強對石油污染的保護。日常維護時應進行油庫保護，防止雜質或其他油與優質油混合。對于可能造成石油污染的化合物，應加強控制和管理。此外，還可以在多液壓系統運行期間通過添加機油濾清器對油箱中的油進行過濾和清洗。清洗過濾裝置時應認真工作，防止油與水混合或不完全清洗，以確保油的清洗可靠性。

5.做好設備定期維修與檢查。

針對煤礦綜采液壓支架發生質量故障的原因分析結果來看，設備日常維修養護不足成為嚴重限制設備使用效果的重要因素。煤礦綜采液壓支架長時間使用很容易出現質量故障，同時也會進一步導致設備使用壽命縮短。除此之外，還需要進一步做好設備的定期維修與檢查工作，在出現質量故障問題后需要第一時間予以解決修復，以此來降低質量故障帶來的不良影響，促進生產的可靠性與延續性。

6.使用性能優良的挖掘機設備。

為了能夠從根本上提升機械化挖掘技術的質量，在煤礦開采工作不斷運作的過程中，使用性能更為優質的機械設備是至關重要的，這樣才能夠讓復雜的挖掘工作在有限的時間內高質量完成。其中，掘進機是挖掘工作中高效利用的機械設備，其本身的性能和型號能夠直接影響到巷道掘進工作的實際速度，高質量的掘進設備也能夠保證相關工作在安全穩定的環境中順利開展，切實維護了整個挖掘工作的進程，也能夠保證工作人員的人身安全。在井下作業環境中，掘進機能夠起到破開巖層的作用，但是，由于每項工程的掘進環境都存在明顯的差異性，地質結構是極為復雜的，不同地質環境中的巖層硬度表現不同，所選擇的掘進機功率也會因此進行更加細致的考量。在執行井下作業的時候，如果出現掘進機功率不足的情況，如果遇到較硬的巖層則無法將其順利切割，此時就需要應用到爆破技術對巖層進行進一步破壞，但是爆破技術的實施必然會導致工期的延后，如果存在使用不當的情況會造成巖體結構松動，進而造成嚴重的施工事故。掘錨一體機的使用也是極為重要的，這種設備所具有的優勢是多種形式的，并且適用于多種巷道，割煤效率也會得到顯著提升，并且可以避免邊角料的浪費，讓作業流程可以更為流暢。另外，由于井下作業的環境本身就比較惡劣，支護巷道工作在實施的時候也會面臨著頂板附近出現大量危巖活石，所以，在選擇支護設備的時候也需要選擇具有較強穩定性能的型號，這樣才能夠更好地配合掘進機執行相關工作任務。

7.對整個液壓油品質進行全面的監控。

從當前掘進機液壓系統出現的故障來看，導致故障發生的原因超過85%與液壓油出現了污染有著直接的關系。因此，對油液品質進行全面的監控非常關鍵，在具體監控時，可以在液壓系統回油回路中加入流體監控模塊，對液壓油中水分含量、固體污染物含量等進行全面實時監控。此外，在液壓系統的油箱中應當加入油溫監測裝置，對油位、油溫等進行全面的監控。

8.提升設備的綜合配套能力。

由于巷道施工環節中所使用到的機械設備在很多情況下并不出自于同一個廠家，再加上參與掘進工作人員的綜合素養也呈現出參差不齊的情況。因此，采煤企業在運作的時候需要提升機械設備的質量。最好選用同一廠家所生產的設備，這樣才能夠保證所有工作在實施的時候都能夠具備較高的契合度，讓工作效率可以借此機會得到進一步的提升。當然，在選擇設備類型和供應廠商的時候需要進行多方面的考量，這樣才能夠使用最為適合的施工技術和設備。不僅如此，提高工作人員的綜合素養也是亟待解決的問題，只有讓所有基層施工人員時刻保持較好的工作狀態才能夠將所有工作細節進行多角度的完善，讓人員的力量發揮出最大的價值，讓所有工作都能夠保持較高的工作水準。

結束語

綜上所述，煤礦開采技術的實施需要考慮多種因素，積極運用最合適的隧道施工技術，確保所有工程都能在有限的時間內保持高質量，保證工作環境的安全穩定。采煤工作中的液壓系統在復雜環境中面臨著較高的故障風險。這種風險主要來自石油、流量和壓力。石油污染、流量變化和壓力變化的原因很多。根據原因，在采礦機械運行的整個生命周期內，應加強對液壓系統油、流速、壓力等因素的控制。通過監測和定期檢查，可以及時了解油質，了解采礦機械液壓系統其他部分的使用和壽命，及時更換老化零件和質量低劣的油，為采礦機械液壓系統的安全運行提供良好的基礎。使煤炭開采企業長期穩定發展，獲得更廣闊的發展前景。